Главная
Второй закон ньютона сформулировать: 1.8. Второй закон Ньютона

Второй закон ньютона сформулировать: 1.8. Второй закон Ньютона

Содержание

Второй закон Ньютона. Методика изучения законов Ньютона в средней школе

Методика изучения законов Ньютона в средней школе

реферат

Опыт и логика подсказывают, что если действующие на тело силы не уравновешиваются, то его движение должно изменяться. Существующую при этом количественную закономерность удалось впервые сформулировать в своих «Началах» И. Ньютону в виде следующей аксиомы или закона движения: Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.

Математическизаконвыражается формулойВсе величины, входящие в эту формулу: сила , масса m, количество движения и время t, у Ньютона независимые.

В настоящее время в учебниках физики второй закон Ньютона чаще всего записывается в виде. (Впервые выражение силы, как величины, равной массе, умноженной на ускорение, дается в «Механике» Эйлера; 1736 г.) Следует, однако, иметь в виду, что зависимость. не эквивалентна полностью формуле Она верна только при условии m =const, что практически имеет место при скоростях, далеких от скорости света, когда зависимостью массы от скорости можно пренебречь.

Из сказанного выше следует, что для изучения второго закона Ньютона в форме предварительно требуется ввести понятия массы, силы и ускорения. Различные методические системы изучения второго закона Ньютона отличаются в основном тем, как вводятся данные фундаментальные физические понятия.

Наиболее распространенной системой является такое построение учебного материала, когда массу и силу стараются определить независимо друг от друга и от второго закона Ньютона: массу путем взвешивания на весах, а силу — статическим методом — с помощью пружинных динамометров, которые градуируют весом гирь. При этом масса иногда трактуется как мера количества вещества в теле. Такой упрощенный, устаревший подход к формированию важнейших понятий динамики для советской школы неприемлем.

В настоящее время многие методисты считают предпочтительной такую систему, при которой сначала вводится понятие силы. При этом сила трактуется как «мера действия тел друг на друга, в результате которого тела получают ускорения». После этого изучаются способы измерения сил с помощью эталонных пружин или динамометров, и устанавливается зависимость ускорения тел от сил:

«Величину , равную отношению модуля силы к модулю ускорения, называют массой (точнее, инертной массой)».

Масса тела выступает как коэффициент пропорциональности между силой и ускорением ,а соотношение выступает как определение массы и второй закон Ньютона. При данном методическом подходе в качестве основной единицы выступает единица силы, что противоречит системе СИ.

Понятие о силе вводится на основе уравнения , которое одновременно является и определением силы и вторым законом Ньютона. По мнению многих методистов в этом заключается главная трудность этого подхода. Выход из данного положения находится за счет использования других физических законов, определяющих зависимость силы от других величин, например, от координат.

Делись добром 😉

Деятельность образовательных учреждений

2.Закон об образовании

Управление образовательным учреждением осуществляется на основе соответствующей нормативно-правовой базы, которая в том числе определяет компетенцию, права, ответственность учредителей и самого образовательного учреждения. Статья 12…

Методика изучения законов Ньютона в средней школе

Зависимость между силой, массой и ускорением. Второй закон Ньютона

Данную зависимость с точностью, которая возможна в демонстрационном эксперименте, устанавливают на опыте…

Методика изучения законов Ньютона в средней школе

Закрепление и углубление материала на второй закон Ньютона

Для закрепления и углубления материала на второй закон Ньютона рассматривают главным образом тренировочные задачи, позволяющие усвоить формулу и единицы измерения входящих в нее величин…

Методика изучения законов Ньютона в средней школе

Третий закон Ньютона

Изучение третьего закона Ньютона начинают с повторения опытов по взаимодействию тел (см. рис. 5), обращая внимание при этом на то, что каждое из тел действует на другое с некоторой силой…

Методика изучения законов Ньютона в средней школе

Заключительное занятие по теме «Законы движения Ньютона»

Целью заключительного занятия является систематизация и обобщение знаний учащихся по теме. Может быть рекомендован следующий план проведения этого занятия. 1.Предмет и задачи динамики. 2.Основные понятия динамики. 3.Масса. 4.Сила. 5…

Методика преподавания темы: “Давление твёрдых тел, жидкостей и газов” в 7 классе

3.3.2 Закон Паскаля

Закон Паскаля ? основной закон гидро- и аэростатики. Давление, производимое внешними силами на жидкость или газ, находящиеся в замкнутом сосуде, передается одинаково во всех направлениях…

Методика формирования у учащихся средней школы обобщенных умений и навыков при изучении определенного интеграла в процессе решения задач

§ 3.Формула Ньютона-Лейбница

Пусть F(x) – любая первообразная для функции f(x) на отрезке [a,b]. Так как первообразные Ф(х) и F(x) отличаются постоянным слагаемым, то имеет место равенство где С- некоторое число. Подставляя в это равенство значение х=а, будем иметь: Таким образом…

Методология научных исследований в педагогике

2.3 Закон и закономерность педагогического исследования

Конечная цель любого педагогического исследования – выявление порядка, регулярности в изучаемом процессе, т. е. установление закономерности. Понятие закономерности это главная научно-педагогическая категория…

Научно-методический анализ темы “Основы термодинамики” в курсе физики средней общеобразовательной школы

1.5.3 Первый закон термодинамики

Изучение первого закона термодинамики продолжает формировать представления старшеклассников о фундаментальном естественнонаучном принципе – принципе сохранения энергии…

Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики

…

Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики

Термодинамика как физическая теория базируется на основе принципов, в качестве которых выступают три закона термодинамики. В школьном курсе физики изложены первый закон термодинамики и простейшие формулировки второго закона…

Разработка тестовых заданий

2.1 Закон сохранения энергии в механике

Закон сохранения полной механической энергии можно сформулировать несколькими различными способами: – полная механическая энергия изолированной системы сохраняется постоянной; [3; 57] – энергия замкнутой системы не появляется из неоткуда и не.

..

Разработка тестовых заданий

2.2 Закон сохранения импульса

При создании тестов на закон сохранения импульса можно использовать как устную формулировку закона сохранения импульса, так и её запись в виде формулы. Суммарный импульс изолированной системы остается постоянным. (2…

Разработка тестовых заданий

2.3 Закон сохранения момента импульса

При создании тестовых заданий на момент импульса можно использовать как формулировку закона сохранения момента импульса, так и определения самого момента импульса. Момент импульса – это векторная физическая величина…

Формування правової свідомості учнів

3.2 Виховний захід “Закон і ми”

Мета: Ознайомити учнів схильних до правопорушень, з основними питаннями законодавства щодо підлітків та молоді, з найбільш поширеними прикладами правопорушень серед молоді з метою їх попередження серед учнів школи…

Законы Ньютона. Динамика. | СПАДИЛО

Три закона Ньютона

Динамика — раздел механики, изучающий причины движения тел и способы определения их ускорения. В нем движение тел описывается с учетом их взаимодействия.

Большой вклад в развитие динамики внес английский ученый Исаак Ньютон. Он первым смог выделить законы движения, которым подчиняются все макроскопические тела. Эти законы называют законами Ньютона, законами механики, законами динамики или законами движения тел.

Внимание! Законы Ньютона нельзя применять к произвольным телам. Они применимы только к точке, обладающей массой — к материальной точке.

Основное утверждение механики

Для описания движения тела можно взять любую систему отсчета. Обычно для этого используется система отсчета, связанная с Землей. Если какое-то тело меняет свою скорость, рядом с ним всегда можно обнаружить другое тело, которое на него действует. Так, если поднять камень и отпустить, он не останется висеть в воздухе, а упадет вниз. Следовательно, на него что-то подействовало. В данном случае сама Земля притянула камень к себе. Отсюда следует основное утверждение механики:

Основное утверждение механики

Изменение скорости (ускорение) тела всегда вызывается воздействием на него других тел.

Согласно утверждению, если на тело не действуют никакие силы, его ускорение будет нулевым, и оно будет либо покоиться, либо двигаться равномерно и прямолинейно (с постоянной скоростью).

Но в нашем мире мы не всегда это наблюдаем. И этому есть объяснение. Если тело покоится, оно действительно не меняет свою скорость. Так, мяч лежит на траве до тех пор, пока его не пнут. После того, как его пнут, он начинает катиться, но затем останавливается. Пока мяч катится, к нему больше не прикасаются. Казалось бы, согласно основному утверждению механики, мяч должен катиться вечно. Но этого не происходит, потому что на мяч действует сила трения, возникающая между его поверхностью и травой.

Основное утверждение механики можно проиллюстрировать в открытом космосе в месте, где сила притяжения космических тел пренебрежимо мала. Если в космосе придать телу скорость и отпустить, оно будет двигаться с такой скоростью по прямой линии до тех пор, пока на него не подействуют другие силы. Ярким примером служат межгалактические звезды, или звезды-изгои. Гравитационно они не связаны ни с одной из галактик, а потому движутся с постоянной скоростью. Так, звезда HE 0437-5439 удаляется от нашей галактики с постоянной скоростью 723 км/с.

Свободное тело — тело, на которое не действуют другие тела. Свободное тело либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно.

Первый закон Ньютона

Исаак Ньютон, изучая движение тел, заметил, что относительно одних систем отсчета свободные тела сохраняют свою скорость, а относительно других — нет. Он разделил их на две большие группы: инерциальные системы отсчета и неинерциальные. В этом кроется первый закон динамики.

Первый закон Ньютона

Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тела движутся равномерно и прямолинейно или находятся в состоянии покоя, если на них не действуют другие тела или их действие компенсировано.

Примером инерциальной системы отсчета служит система отсчета, связанная с Землей (геоцентрическая). Другой пример — гелиоцентрическая система отсчета (связанная с Солнцем).

Неинерциальная система отсчета — система отсчета, в которой тела могут менять свою скорость при отсутствии на них действия других тел.

Примером неинерциальной системы отсчета служит автобус. Когда он движется равномерно и прямолинейно, стоящие внутри пассажиры находятся относительно него в состоянии покоя. Но когда автобус останавливается, пассажиры падают вперед, т. е. меняют свою скорость, хотя на них не действуют другие тела.

Второй закон Ньютона

В примере с автобусом видно, что пассажиры стараются сохранить свою скорость относительно Земли — инерциальной системы отсчета. Такое явление называется инерцией.

Инерция — явление, при котором тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Инертность — физическое свойство, заключающееся в том, что любое тело оказывает сопротивление изменению его скорости (как по модулю, так и по направлению).

Не все тела одинаково инертны. Вы можете взять мячик и придать ему большое ускорение. Но вы не можете придать такое же ускорение гире, хотя она обладает похожим размером. Но мячик и гиря различаются между собой массой.

Масса — скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности тела. Чем больше масса, тем больше инертность тела.

Масса обозначается буквой m. Единица измерения массы — кг. Прибор для измерения массы — весы.

Чтобы придать одинаковую скорость двум телам с разной инертностью, к телу с большей инертностью придется приложить больше силы. Попробуйте сдвинуть с места стол, а затем — шкаф. Сдвинуть с места стол будет проще.

Если же приложить две одинаковые силы к телам с разной инертностью, будет видно, что тело с меньшей инертностью получает большее ускорение. Если приставить к пружине теннисный шарик, а затем сжать ее и резко отпустить, шарик улетит далеко. Если вместо теннисного шарика взять железный, он лишь откатится на некоторое расстояние.

Описанные выше примеры показывают, что между силой, прикладываемой к телу, и ускорением, которое оно получает в результате прикладывания этой силы, и массой этого тела есть взаимосвязь. Она раскрывается во втором законе Ньютона.

Второй закон Ньютона

Сила, действующая на тело, равна произведению массы этого тела на ускорение, которое сообщает эта сила.

F = ma

где F — сила, которую прикладывают к телу, a — ускорение, которое сообщает эта сила, m — масса тела

Сила — количественная мера действия тел друг на друга, в результате которого тела получают ускорения.

Сила — векторная физическая величина. Обозначается F. Единица измерения — Н (Ньютон). Прибор для измерения силы — динамометр.

Пример №1. Определить, с какой силой действует Земля на яблоко, если, упав с ветки, оно получило ускорение 9,8 м/с

2. Масса яблока равна 200 г.

Сначала переведем массу яблока в кг. 200 г = 0,2 кг. Теперь найдем силу, действующую на яблоко со стороны Земли, по второму закону Ньютона:

F = ma = 0,2 ∙ 9,8 = 1,96 (Н)

Равнодействующая сила

Иногда на тело действуют несколько сил. Тогда при описании его движения вводится понятие равнодействующей силы.

Определение

Равнодействующая сила — векторная сумма всех сил, действующих на тело одновременно.

R = F1 + F2 + F3 + …

В этом случае второй закон Ньютона формулируется так:

Второй закон Ньютона через равнодействующие силы

Если на тело действует несколько сил, то их равнодействующая R будет равна произведению массы на ускорение этого тела.

ma = R = F1 + F2 + F3 + …

Правила сложения сил и их проекций

Сложение двух сил, направленных вдоль одной прямой в одну сторону

Если F1↑↑F2, то:

R = F1 + F2

Равнодействующая сила сонаправлена с обеими силами.

Сложение двух сил, направленных вдоль одной прямой во взаимно противоположных направлениях

Если F1↑↓F2, то:

R = |F1– F2|

Равнодействующая сила направлена в сторону направления большей по модулю силы.

Сложение двух сил, перпендикулярных друг к другу

Если F1 перпендикулярна F2, то равнодействующая сила вычисляется по теореме Пифагора:

Сложение двух сил, расположенных под углом α друг к другу

Если F1 и F2 расположены под углом α друг к другу, равнодействующая сила вычисляется по теореме косинусов:

Сложение трех сил

Способ сложения определяется правилами сложения векторов. В данном случае:

Сложение проекций сил

Проекция на ось ОХ:

F1x + F2x – F3x = 0

Проекция на ось OY:

F1y – F2y = 0

Третий закон Ньютона

Когда одно тело действует на другое, начинается взаимодействие этих тел. Это значит, если тело А действует на тело В и сообщает ему ускорение, то и тело В действует на тело А, тоже придавая ему ускорение. К примеру, если сжать пружину руками, то руки будут чувствовать сопротивление, оказываемое силой упругости пружины. Если же, находясь в лодке, начать тянуть за веревку вторую лодку, то обе лодки будут двигаться навстречу друг другу. То есть, вы, находясь в своей лодке, тоже будете двигаться навстречу второй лодке.

Иногда на тело действует сразу несколько сил, но тело продолжает покоиться. В этом случае говорят, что силы друг друга компенсируют, то есть их равнодействующая равна нулю.

Две силы независимо от их природы считаются равными по модулю и противоположно направленными, если их одновременное действие на тело не меняет его скорости.

Примером такого явления служит ситуация, когда при перетягивании каната его никто не может перетянуть в свою сторону. Если взять два каната и присоединить между ними два динамометра, а затем начать игру в перетягивание, выяснится, что показания динамометра всегда будут одинаковыми. Это значит, что независимо от масс и придаваемых ускорений два взаимодействующих тела оказывают друг на друга равные по модулю силы. В этом заключается смысл третьего закона Ньютона.

Третий закон Ньютона

Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулям и направлены по одной прямой в противоположные стороны.

FA = –FB

Используя второй закон Ньютона, третий закон механики можно переписать иначе:

m1a1 = –m2a2

Отсюда следует:

Отношение модулей ускорений a1 и a2 взаимодействующих друг с другом тел определяется обратным отношением их масс и совершенно не зависит от характера действующих между ними сил.

Пример №2. Определить ускорение, с которым движется Земля к падающему на нее яблоку. Масса яблока равна 0,2 кг. Ускорение свободного падения принять равной за 10 м/с2. Массу Земли принять равно 6∙1024 кг.

Согласно третьему закону Ньютона модули сил, с которыми взаимодействуют Земли и яблоко, равны. Поэтому:

F1 = F2

Отсюда:

m1a1 = m2a2

Пусть тело 1 будет яблоко, а тело 2 — Земля. Тогда a1 будет равно g. Отсюда ускорение, с которым движется Земля к падающему на нее яблоку, равна:

Задание EF17993

Скорость тела массой 5 кг, движущегося вдоль оси Ох в инерциальной системе отсчёта, изменяется со временем в соответствии с графиком (см. рисунок). Равнодействующая приложенных к телу сил в момент времени t=2,5 с равна…

а) 2Н

б) 8 Н

в) 10 Н

г) 20 Н

Алгоритм решения

1. Записать исходные данные.

2.Проанализировать задачу.

3.Записать второй закон Ньютона.

4.Определить ускорение по графику проекции скорости от времени.

5.Подставить найденное ускорение в формулу второго закона Ньютона и произвести вычисления.

Решение

Запишем исходные данные:

• Масса тела m = 5 кг.

• Время t = 2,5 с.

Так как графиком скорости является прямая, непараллельная ось времени, тело движется с постоянным ускорением. Если ускорение постоянно, равнодействующая сил тоже будет постоянной в любой момент времени. Поэтому нам достаточно использовать координаты любой, более удобной для их определения точки. К примеру, в точке, соответствующей моменту времени 10 с.

Запишем второй закон Ньютона:

F = ma

Ускорение тела определяется как отношение изменения скорости ко времени, в течение которого эта скорость менялась. Согласно графику, за 10 секунд скорость изменилась на 20 м/с. Следовательно, ускорение равно:

a = 20/10 = 2 (м/с2)

Теперь можем вычислить равнодействующую сил:

F = ma = 5∙2 = 10 (Н)

Ответ: в

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF18915

Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которой можно определить коэффициент трения скольжения стали по дереву. Для этого школьник взял стальной брусок с крючком. Какие два предмета из приведённого ниже перечня оборудования необходимо дополнительно использовать для проведения этого эксперимента?

а) деревянная рейка

б) динамометр

в) мензурка

г) пластмассовая рейка

д) линейка

Алгоритм решения

1.Проанализировать задачу. Выяснить, какие предметы необходимы для проведения опыта.

2.Вывести формулу для коэффициента трения.

3.Определить, какую величину нужно измерить, чтобы рассчитать коэффициент трения, и какой прибор для этого нужен.

Решение

Для определения коэффициента трения стали по дереву, нужен не только стальной груз, но и деревянная поверхность. То есть, понадобится деревянная рейка.

Сила трения определяется формулой:

Отсюда коэффициент трения равен:

Ускорение свободного падения известно. Массу можно измерить на весах, но весов в вариантах ответа нет. Силу трения можно измерить динамометром. Следовательно, для опыта нужны только динамометр и деревянная рейка. Рейка из пластика не понадобится, так как цели расчета коэффициента трения стали по пластику нет. Мензурка используется для определения объема жидкости. В данном опыте она тоже не нужна.

Ответ: аб

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF17589

Система отсчёта, связанная с Землёй, считается инерциальной. В этом случае систему отсчёта, связанную с самолётом, можно считать инерциальной, если самолёт движется:

а) равномерно и прямолинейно, набирая высоту

б) с постоянным ускорением по горизонтали

в) равномерно, выполняя поворот

г) по взлетной полосе при взлете

Алгоритм решения

  1. Сформулировать первый закон Ньютона об инерциальных системах отсчета.
  2. На основании закона сделать вывод, при каких условиях система отсчета, связанная с самолетом, может считаться инерциальной.
  3. Проанализировать все 4 ситуации, приведенные в вариантах ответа.
  4. Выбрать тот вариант, который описывает ситуацию, не противоречащую условию, выведенному в шаге 2.

Решение

Первый закон Ньютона формулируется так:

«Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тела движутся равномерно и прямолинейно или находятся в состоянии покоя, если на них не действуют другие тела или их действие компенсировано».

Чтобы система отсчета, связанная с самолетом, была инерциальной, она должна быть неподвижной или двигаться относительно Земли — инерциальной системы отсчета — равномерно и прямолинейно.

Когда самолет движется равномерно и прямолинейно, набирая высоту, самолет движется с собственным ускорением, которое компенсируется ускорением свободного падения. И это единственный верный ответ, так как:

  • Самолет, двигаясь с постоянным ускорением по горизонтали, движется неравномерно, что противоречит условию.
  • Самолет, двигаясь равномерно во время поворота, движется непрямолинейно (с центростремительным ускорением).
  • Самолет, двигаясь по взлетной полосе при взлете, движется прямолинейно, но неравномерно, так как он разгоняется из состояния покоя.
Ответ: а

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF22791

Погрешность прямого измерения силы динамометром, на котором висит груз, равна цене деления. Каков вес груза?

Ответ: (                  ±                  ) Н.

Внимание! Записывать ответ следует последовательностью цифр без запятых.

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные.

2.Определить цену деления шкалы.

3.Записать значение измерения с учетом погрешности.

Решение

Из условий задачи известно, что погрешность равна цене деления шкалы. Цена деления шкалы определяется отношением разности двух ближайших числовых обозначений на шкале и количеству делений между ними. Возьмем ближайшие значения 1,0 и 1,5. Между ними 5 делений. Следовательно, цена деления шкалы динамометра равна:

Так как погрешность равна цене деления, она также равна 0,1 Н.

Стрелка динамометра показывает 1,1 Н. Следовательно, вес груза равен: 1,1±0,1. Но по условию задачи ответ нужно записать без запятых и прочих знаков. Следовательно, верный ответ: 1101.

Ответ: 1101

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF17484

Тело массой m скользит по шероховатой наклонной опоре с углом α к горизонту (см. рисунок). На него действуют 3 силы: сила тяжести mg, сила упругости опоры N и сила трения Fтр. Если скорость тела не меняется, то модуль равнодействующей сил Fтр и mg равен:

а) N cosα

б) N

в) N sinα

г) mg + Fтр

Алгоритм решения

  1. Запись второго закона Ньютона в векторном виде.
  2. Вывод формулы равнодействующей силы трения и силы тяжести.
  3. Нахождение модуля равнодействующей силы трения и силы тяжести.

Решение

Записываем второй закон Ньютона в векторном виде с учетом того, сто скорость тела не меняется (ускорение равно 0):

N + mg + Fтр = 0

Отсюда равнодействующая силы трения и силы тяжести равна:

mg + Fтр = –N

Следовательно, равнодействующая силы трения и силы тяжести направлена противоположно силе реакции опоры, но равна ей по модулю. Отсюда:

|mg + Fтр| = N

Ответ: б

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF18548 На тело действуют две силы: F1и F2. По силе F1 и равнодействующей двух сил F = F1 + F2 найдите модуль второй силы (см. рисунок).

Алгоритм решения

  1. Изобразить на рисунке второй вектор с учетом правил сложения векторов.
  2. Записать геометрическую формулу для расчета модуля вектора по его проекциям.
  3. Выбрать систему координат и построить проекции второй силы на оси ОХ и ОУ.
  4. По рисунку определить проекции второй силы на оси.
  5. Используя полученные данные, применить формулу для расчета вектора по его проекциям.

Решение

Построим вектор второй силы. Его начало должно совпадать с концом вектора первой силы, а его конец — с концов равнодействующей этих сил. Этот вывод следует из сложения векторов правилом треугольника.

Модуль вектора равен корню из суммы квадратов его проекций на оси ОХ и ОУ:

Выберем систему координат и построим проекции второй силы на оси ОХ и ОУ:

Согласно рисунку, проекция второй силы на ось ОХ равна: x = 4 (Н). Ее проекция на ось ОУ равна: y = 3 (Н).

Подставим известные данные в формулу и вычислим модуль вектора второй силы:

Ответ: 5

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Алиса Никитина | Просмотров: 12. 9k | Оценить:

Второй закон Ньютона – ДИНАМИКА – Уроки физики в 10 классе – конспекты уроков – План урока – Конспект урока – Планы уроков – разработки уроков по физике

ДИНАМИКА

 

Урок № 4

Тема. Второй закон Ньютона

 

Цель: сформулировать и записать в математической форме второй закон Ньютона; объяснить зависимость между величинами, входящими в формулы этого закона; развивать логическое мышление, умение объяснять проявления второго закона Ньютона в природе; формировать интерес к изучению физики, воспитывать трудолюбие, ответственность.

Тип урока: изучение нового материала.

Демонстрации: зависимость ускорения тела от силы, действующей на него.

Оборудование: тележка с легкими колесами, вращающийся диск, набор грузиков, пружина, блок, брусок.

ХОД УРОКА

И. Актуализация опорных знаний учащихся

Цепочка формул (воспроизвести формулы):

 

II. Мотивация учебной деятельности учащихся

Учитель. С помощью законов Ньютона можно не только объяснять наблюдаемые механические явления, но и предсказывать их ход. Напомним, что прямая основная задача механики состоит в нахождении положения и скорости тела в любой момент времени, если известны его положение и скорость в начальный момент времени и силы, которые действуют на него. Эта задача решается с помощью второго закона Ньютона, который сегодня мы будем изучать.

 

III. Восприятие нового материала

1. Зависимость ускорения тела от силы, действующей на него

Зависимость ускорения тела от сил, действующих на него. Установить опытным путем связь между ускорением и силой абсолютно точно невозможно, поскольку любое измерение дает лишь приближенное значение измеряемой величины. Но определить характер зависимости ускорения от силы можно с помощью несложных опытов. Уже простые наблюдения показывают: чем большая сила действует на тело, тем быстрее изменяется скорость тела, т.е. тем больше его ускорение. Естественно предположить, что ускорение прямо пропорционально силе. Проверять это предположение удобно на примере поступательного движения тележки с легкими колесами, который движется с малым трением и у которого масса колес мала по сравнению с массой тележки. На основе опытов делают вывод: приобретенное телом ускорение прямо пропорционально силе,которая на него действует. На опытах с вращающимся диском показать, что при движении по окружности ускорение тоже пропорциональное приложенной силе. Силу, действующую на тележку, можно изменять, заменяя подвешен груз. Тележка с тягарцем под действием той же силы приобретает меньшего ускорения, чем пустой. Это отличие обусловлено свойством тела, называется инертностью. Инертность – свойство, которое заключается в том, что для изменения скорости тела на заданную величину необходимо, чтобы воздействие на него определенного другого тела продолжалась некоторое время. Чем больше это время, тем інертнішим есть тело.

Коэффициент пропорциональности между силой и ускорением для разных тел может быть разным. Этот коэффициент пропорциональности является мерой инертности определенного тела и называется его массой. Чем больше масса тела, тем большую силу нужно приложить, чтобы придать телу определенного ускорения.

Более инертное тело имеет большую массу, менее инертно – меньшую:

2. Второй закон Ньютона

Количественная зависимость между ускорением, действующей силой и массой тела выражает важный закон природы – второй закон Ньютона. В физике действие одного тела на другое, действие, которое влечет за собой ускорение, называют силой. Можно сказать, что сила – это и причина ускорения. Именно так обозначал силу И. Ньютон: «Приложенная сила есть действие, выполнение над телом, чтобы изменить его состояние покоя или равномерного прямолинейного движения». Это действие выполняет какое-то другое тело. Если, например, тело, которое свободно падает, движется с ускорением, то оно вызвано действием на это тело Земли. Ускорение тела, которое падает, вызванное силой, приложенной к нему (или которая действует на него). Эту силу называют силой тяжести.

Другой пример. Пусть один конец спиральной пружины закреплен. Прикрепим к второму концу брусок – он остается в покое. Видовжимо пружину на At и снова прикрепим к ней брусок.

Отпустив растянутую пружину, увидим, что брусок движется с ускорением. Очевидно, оно вызвано взаимодействием бруска и пружины. Но теперь на брусок действует сила со стороны пружины, которая и вызвала ускорение бруска. Эту силу называют силой упругости.

Второй закон динамики Ньютона устанавливает связь между кинематическими и динамическими величинами. Чаще всего он формулируется так: ускорение, который получает тело, прямо пропорционально массе тела и имеет то же направление, что и сила:

 

 

 

 

где – ускорение, – равнодействующая сил, действующих на тело, Н; m – масса тела, кг.

Если из этого выражения определить силу , то получим второй закон динамики в такой формулировке: сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на ускорение, которого предоставляет эта сила.

Ньютон сформулировал второй закон динамики несколько иначе, использовав понятие количества движения (импульса тела). Импульс – произведение массы тела на его скорость (то же, что количество движения) – одна из мер механического движения: Импульс (количество движения) является величиной векторной. Поскольку ускорение , то

Ньютон сформулировал свой закон так: изменение количества движения тела пропорциональна действующей силе и происходит по направлению той прямой, вдоль которой эта сила действует.

Стоит рассмотреть еще одна из формулировок второго закона динамики. В физике широко используется векторная величина, которая называется импульсом силы – это произведение силы на время ее действия: Используя это, получим . Изменение импульса тела равно импульсу силы, которая на него действует.

Второй закон динамики Ньютона обобщил исключительно важный факт: действие сил не вызывает собственно движения, а лишь изменяет его; сила вызывает изменение скорости, т.е. ускорение, а не саму скорость. Направление силы совпадает с направлением скорости лишь в частичном случае прямолинейного рівноприскореного (Δ > 0) движения. Например, во время движения тела, брошенного горизонтально, сила тяжести направлена вниз, а скорость образует с силой определенный угол, что во время полета тела меняется. А в случае равномерного движения тела по окружности сила все время направлена перпендикулярно скорости движения тела.

Единица измерения силы в СИ определяют на основе второго закона Ньютона. Единица измерения силы называется [H] и определяется так: сила в 1 ньютон придает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2. Таким образом,

Примеры применения второго закона Ньютона

Как пример применения второго закона Ньютона можно рассмотреть, в частности, измерение массы тела при помощи взвешивания. Примером проявления второго закона Ньютона в природе может быть сила, что действует на нашу планету со стороны Солнца, и др.

Границы применения второго закона Ньютона:

1) система отсчета должна быть инерционной;

2) скорость тела должна быть гораздо меньшей, чем скорость света (для скоростей, близких к скорости света, второй закон Ньютона используется в импульсном виде: ).

 

IV. Закрепление материала

Решение задач

1. На тело массой 500 г одновременно действуют две силы 12 Н и 4 Н, направленные в противоположном направлении вдоль одной прямой. Определить модуль и направление ускорения.

 

 

Рис. 1

 

Дано: m = 500 г = 0,5 кг, F1 = 12 Н , F2 = 4 Н.

Найти: а – ?

Решение

Согласно второму закону Ньютона: , где Проведем ось Ox, тогда проекция F = F1 – F2. Таким образом,

Ответ: 16 м/с2, ускорение напрямлене в сторону действия большей силы.

 

2. Координата тела изменяется по закону x = 20 + 5t + 0,5t2 под действием силы 100 Н. Найти массу тела.

Дано: х = 20 + 5t + 0,5t2, F = 100H

Найти: m – ?

Решение

Под действием силы тело движется рівноприскорено. Следовательно, его координата изменяется по закону:

Согласно второму закону Ньютона:

Ответ: 100 кг.

 

3. Тело массой 1,2 кг приобрело скорости 12 м/с на расстоянии 2,4 м под действием силы 16 Н. Найти начальную скорость тела.

Дано: = 12 м/с, s = 2,4m, F = 16H, m = 1,2 кг

Найти: 0 – ?

Решение

Под действием силы тело приобретает ускорение согласно второму закону Ньютона:

Для рівноприскореного движения:

Из (2) выразим время t :

и подставим для t в (1):

Подставим выражение для ускорения:

Ответ: 8,9 м/с.

 

V. Итоги урока

Фронтальная беседа за вопросами

1. Как связаны между собой такие физические величины, как ускорение, сила и масса тела?

2. Или можно по формуле утверждать, что сила, действующая на тело, зависит от его массы и ускорения?

3. Что такое импульс тела (количество движения)?

4. Что такое импульс силы?

5. Какие формулировки второго закона Ньютона вы знаете?

6. Какой важный вывод можно сделать из второго закона Ньютона?

 

VI. Домашнее задание

• Проработать соответствующий раздел учебника.

• Решить задачи:

1. Найдите модуль ускорения тела массой 5 кг под действием четырех приложенных к нему сил, если:

а) F1 = F3 = F4 = 20 H, F2 = 16 H;

б) F1 = F4 = 20 H, F2 = 16 H, F3 = 17 H.

 

 

Рис. 2

 

2. Тело массой 2 кг, двигаясь прямолинейно, за 4 с изменило свою скорость с 1 м/с до 2 м/с.

а) С каким ускорением двигалось тело?

б) Какая сила действовала на тело в направлении его движения?

в) Как изменился импульс тела (количество движения) за рассматриваемый время?

г) Какой импульс силы, действовавшей на тело?

д) Какое расстояние прошло тело за рассматриваемый время движения?

НазадСодержаниеВперед

2-й закон Ньютона

2-й закон Ньютона

Предположим, что наша система отсчета является инерциальной. какая происходит в инерциальной системе отсчета, когда на объект действует результирующая сила? На этот вопрос отвечают второй и третий законы Ньютона.

Второй и третий закон Ньютона справедливы во всех инерциальные системы отсчета.

Второй закон Ньютона гласит, что ускорение тела прямо пропорционально результирующая сила , действующая на него, и обратно пропорциональна его массе.

Неуравновешенные силы вызывают ускорение.
нет результирующей силы <--> нет ускорения

В алгебраической форме мы запишем второй закон Ньютона как F = m a . Это векторное уравнение. ускорение a = F /м в направлении силы и пропорциональна величине силы. масса объекта есть мера его инерции , его сопротивление изменению состояния движения. Если два объекта должны одинаковое ускорение, то на более массивный объект должно действовать большая сила, а на менее массивный объект должна действовать меньшая сила. Масса является скалярной величиной.

Единицы: В единицах СИ масса равна измеряется в кг, ускорение в м/с 2 и сила в ньютонах (Н). 1 Н = 1 кг м/с 2 .
(преобразование: 1 фунт-сила = 4,448 Н)

При одном и том же толчке или притяжении большие массы ускоряются меньше, чем меньшие массы. Вам нужно гораздо меньше усилий, чтобы разогнать трехколесный велосипед, чем для того, чтобы разгонять машину. Из-за его инерции вам нужна сила, чтобы ускорить объект. Если на объект не действует результирующая сила, он не будет ускоряться, его скорость не изменится. Если он изначально находился в покое, он и останется в покое, если он движется с заданной скоростью в определенном направлении, он будет продолжать движутся с одинаковой скоростью в одном направлении.

Ссылка: Грузовик и лестница

Проблема:

Суммарная сила F , приложенная к объекту массой m 1 , производит ускорение 3 м/с 2 . Та же сила, приложенная ко второму объект массой m 2 производит ускорение 1 м/с 2 .
(a)  Чему равно отношение m 1 / m 2 ?
(b) Если m 1 и m 2 комбинируются, найдите их ускорение под действием силы F .

Решение:

  • Обоснование:
    Сила постоянна. F = m a . Товар м и должны оставаться постоянными.
  • Детали расчета:
    (a)  У нас есть F = m 1 a 1 и Ф = м 2 а 2 . Поэтому m 1 a 1 = м 2 а 2 , м 1 /м 2 = а 2 /а 1 = 1/3.
    (б) Теперь F = (м 1 + м ​​ 2 ) a = (4/3)m 2 a , так как m 1 = (1/3)m 2 .
    Следовательно, (4/3)m 2 a = m 2 a 2 , a = (3/4)а 2 = 0,75 м/с 2 .
Проблема:

Автомобиль массой 850 кг движется вправо с постоянной скоростью 1,44 м/с.
а) Чему равна полная сила, действующая на автомобиль?
б) Какова общая сила, действующая на автомобиль, если он движется влево с постоянная скорость 1,44 м/с.

Решение:

  • Обоснование:
    постоянная скорость <--> без ускорения <--> без результирующей силы
  • Детали расчета:
    а) Автомобиль, движущийся вправо с постоянной скоростью, движется с постоянная скорость. Ускорение равно нулю. Суммарная сила на автомобиле равен нулю.
    (b) Автомобиль, движущийся влево с постоянной скоростью, движется с постоянная скорость. Ускорение равно нулю. Суммарная сила на автомобиле равен нулю.

постоянная скорость   без ускорения   без результирующей силы

Проблема:

График зависимости скорости от времени для m = 0,1 кг частица, движущаяся вдоль оси x, начиная с начала координат, показана ниже.
а) Какая результирующая сила действует на частицу в момент времени t = 6 с?
(b) Какова результирующая сила, действующая на частицу в момент времени t = 12 с?
(c) Какая результирующая сила действует на частицу в момент времени t = 16 с?

Решение:

  • Обоснование:
    Ускорение – это наклон графика зависимости скорости от времени. сила F = мА.
  • Детали расчета:
    (a) Между t = 5 с и t = 10 с скорость частицы увеличивается с постоянной скоростью от 2 м/с до 7 м/с.
    Ускорение частицы равно a = (5 м/с)/(5 с) = 1 м/с 2 при в любое время между 5 и 10 с.
    Суммарная сила, действующая на частицу, равна F = ma = (0,1 кг)*(1 м/с 2 ) = 0,1 Н в положительном направлении x.
    (b) В любой момент времени между 10 и 15 с скорость частицы равна постоянна, ее ускорение равно нулю, результирующая сила, действующая на частицу, равна нуль.
    (c) Между t = 15 с и t = 19 с скорость частицы уменьшается с постоянной скоростью от 7 м/с до 5 м/с.
    Ускорение частицы равно a = (-2 м/с)/(4 с) = -0,5 м/с 2 в любое время между 15 и 19 с.
    Суммарная сила, действующая на частицу, равна F = ma =( 0,1 кг)*(-0,5 м/с 2) = -0,05 Н. F указывает в отрицательном направлении x.

Напишите математическую форму второго закона Ньютона Укажите условие, если оно есть…

Перейти к

  • Упражнение 3 (А)
  • Упражнение 3(Б)
  • Упражнение 3 (С)
  • Упражнение 3(Г)
  • Упражнение 3 (Д)
  • Глава 1. Рациональные и иррациональные числа
  • Глава 2. Сложные проценты [без использования формулы
  • Глава 3. Сложные проценты [Использование формулы
  • Глава 4- Расширения
  • Глава 5. Факторизация
  • Глава 6. Одновременные уравнения
  • Глава 7. Индексы [экспоненты]
  • Глава 8. Логарифмы
  • Глава 9- Треугольники [Конгруэнтность в треугольниках]
  • Глава 10. Равнобедренный треугольник
  • Глава 11. Неравенства
  • Глава 12. Середина и ее обратная точка
  • Глава 13. Теорема Пифагора.
  • Глава 14. Прямолинейные фигуры
  • Глава 15. Построение полигонов
  • Глава 16. Теоремы площадей
  • Глава 17- Круги
  • Глава 18- Статистика
  • Глава 19. Среднее и медиана
  • Глава 20. Площадь и периметр плоских фигур
  • Глава 21- Твердые тела
  • Глава 22. Тригонометрические соотношения
  • Глава 23. Тригонометрические отношения стандартных углов
  • Глава 24. Решение прямоугольных треугольников.
  • Глава 25. Дополнительные углы
  • Глава 26. Координатная геометрия
  • Глава 27. Графическое решение
  • Глава 28. Формула расстояния

Главная > Селина Солюшнс Класс 9 Математика > Глава 3 – Глава 3 – Сложные проценты [Использование формулы > Упражнение 3 (С) > Вопрос 6

Вопрос 6. Упражнение 3(C)

Напишите математическую форму второго закона Ньютона. Условие состояния, если оно есть.

Ответ:

Второй закон Ньютона можно выразить математически следующим образом:

F=ma

где F — сила, приложенная к телу массой m и ускорение «а». Сила создает ускорение тела, за счет которого скорость и, следовательно, импульс тела меняются.

Чтобы отношение держалось хорошо, необходимы два условия:

· Скорости должны быть большими меньше скорости света

· Масса тела остается постоянный.

Связанные вопросы

Если проценты начисляются раз в полгода, рассчитайте сумму, когда основная сумма составляет 7400 рупий; оценка …

Найдите разницу между сложными процентами, начисляемыми ежегодно и раз в полгода на 10 000 рупий за…

Ашок инвестирует определенную сумму денег под 20% годовых с начислением процентов ежегодно. Гита инвестирует такую ​​же сумму…

Через какое время 1500 рупий принесут доход 496,50 рупий в виде сложных процентов по ставке 20% в год, начисленных за полгода. ..

Рассчитать КИ на 3500 рупий под 6% годовых на 3 года, проценты начисляются раз в полгода…

Найдите разницу между сложными процентами и простыми процентами на 12000 рупий и через 1 1/2 года на…

Фейсбук WhatsApp

Копировать ссылку

Было ли это полезно?

Упражнения

Упражнение 3(A)

Упражнение 3(B)

Упражнение 3(C)

Упражнение 3(D)

Упражнение 3(E)

Главы

3 Числа

Глава 1- Рациональные

Глава 2 – Сложные проценты [Без использования формулы

Глава 3 – Сложные проценты [с использованием формулы

Глава 4 – Расширения

Глава 5 – Факторизация

Глава 6 – Одновременные уравнения

Глава 7 – Индексы 9 [показатель степени0003

Глава 8- Логарифмы

Глава 9- Треугольники [конгруэнтность в треугольниках]

Глава 10- Изоплеры Треугольники

ГЛАВА 11- Неравенства

ГЛАВА 12- Средняя точка и его конверс

ГЛАВА 13-PYTHAGORAS Theorem

2

ГЛАВА 13-PYTHAGORARA Глава 14. Прямолинейные фигуры.0003

Глава 20. Площадь и периметр плоских фигур

Глава 21. Тела

Глава 22. Тригонометрические отношения

Глава 23. Тригонометрические отношения стандартных углов

Глава 24. Решение прямых треугольников

3

Глава 26. Координатная геометрия

Глава 27. Графическое решение

Глава 28. Формула расстояния

Курсы

Быстрые ссылки

Условия и политика

Условия и политика

2022 © Quality Tutorials Pvt Ltd Все права защищены

Второй закон движения Ньютона Класс 9 Наука

Содержание

  • Математическая формулировка второго закона движения 800
  • Примеры второго закона движения

Второй закон движения Ньютона гласит, что скорость изменения импульса прямо пропорциональна силе, приложенной в направлении силы.

Например; когда к движущемуся транспортному средству прилагается ускорение, импульс транспортного средства увеличивается, и это увеличение происходит в направлении движения, потому что сила прилагается в направлении движения. С другой стороны, когда на движущееся транспортное средство воздействует тормоз, импульс транспортного средства уменьшается, и это уменьшение происходит в направлении, противоположном движению, поскольку сила прилагается в направлении, противоположном движению.

Список глав

Математическая формулировка второго закона Ньютона:

Пусть масса движущегося объекта = `m`.

Пусть скорость объекта изменяется от `’u’`; до `’v’` в интервале времени `’t’`

Это означает,
Начальная скорость объекта = `u`.
Конечная скорость объекта = `v`.
Мы знаем, что импульс (p) = масса x скорость

Следовательно,
Импульс (p) объекта при его начальной скорости `u = m xx u = m\u`
Импульс (p) объекта при его конечной скорости `v = m xx v = mv`
Изменение импульса `= mv – m\u`
Скорость изменения количества движения `=(mv-m\u)/t`—–(i)

Согласно второму закону Ньютона сила движения прямо пропорциональна скорости изменения количества движения. 2`
∴, подставив значение `k=1` в уравнение (ii)
`F = m*a`—-(iii)

⇒ Сила = масса x ускорение

Таким образом, второй закон Ньютона дает соотношение между силой, массой и ускорением объекта.

Согласно полученному выше соотношению, второй закон Ньютона можно изменить следующим образом:

Произведение массы на ускорение есть сила, действующая на объект.

Единица силы в системе СИ: Ньютон (Н)

Поскольку Сила = Масса x Ускорение

Единица массы = кг и Единица ускорения = м/с 2

Если силу, массу и ускорение принять за 1 единицу.

Следовательно,

1 Ньютон (Н) = 1 кг x 1 м/с 2

Таким образом, Ньютон (Н) = кг м/с 2

Уравнение (v) можно также записать как

3 `9002 =>a=F/m`

Это уравнение является формой второго закона движения Ньютона. Согласно этому уравнению второй закон движения Ньютона можно также сформулировать следующим образом:

Ускорение, создаваемое движущимся телом, прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе объекта.

Из приведенного соотношения видно, что

Ускорение увеличивается с увеличением силы и наоборот.

Ускорение уменьшается с увеличением массы и наоборот.

Вот почему маленькому транспортному средству требуется меньшее усилие для достижения большего ускорения, в то время как тяжелому транспортному средству требуется большее усилие для достижения того же ускорения.

Второй закон движения Ньютона в повседневной жизни:

  1. Полевой игрок тянет руку назад; при ловле мяча для крикета, летящего с большой скоростью, уменьшить импульс мяча с небольшой задержкой. Согласно второму закону движения Ньютона; Скорость изменения импульса прямо пропорциональна силе, приложенной в направлении. При ловле мяча для крикета импульс мяча уменьшается до нуля, когда он останавливается после попадания в руки полевого игрока. Если мяч внезапно остановится, его импульс мгновенно уменьшится до нуля. Скорость изменения импульса очень быстрая, и в результате рука игрока может получить травму. Следовательно, оттягивая руку назад, полевой игрок дает больше времени для того, чтобы изменение импульса стало равным нулю. Это предохраняет руки полевого игрока от травм.
  2. Для спортсменов, занимающихся прыжками в длину и высоту, предусмотрена песчаная или мягкая кровать, позволяющая отсрочить изменение импульса до нуля из-за прыжка спортсмена. Когда спортсмен падает на землю после выполнения прыжка в высоту или в длину, импульс из-за скорости и массы спортсмена уменьшается до нуля. Если импульс спортсмена мгновенно уменьшится до нуля, сила из-за импульса может причинить вред игроку. Благодаря мягкой кровати снижение импульса спортсмена до нуля задерживается. Это убережет спортсмена от травм.
  3. Ремни безопасности в автомобиле – Ремни безопасности в автомобилях предотвращают выбрасывание пассажира по ходу движения. В экстренных случаях, таких как авария или резкое торможение, пассажиры могут быть отброшены в направлении движения автомобиля и могут получить смертельные травмы.

Оставить комментарий